Etude de la transition d'un régime diffus à un régime anodique du plasma du disjoncteur sous vide : spectroscopie, imagerie et autres diagnostics

par Florin Gherendi

Thèse de doctorat en Physique des plasmas

Sous la direction de Claude Fleurier.

Soutenue en 2001

à Orléans .

  • Titre traduit

    Study of the transition from a diffuse mode to anode mode of the vacuum circuit breaker arc : spectroscopy, imagery and other diagnostics


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  • Résumé

    L'étude presentée dans cet ouvrage concerne un disjoncteur sous vide industriel de moyenne tension (jusqu'à 10kV) et moyen courant (moins de 10kA). Les contacts du disjoncteur sont réalisés en alliage Cuivre-Chrome. Un montage de simulation du réseau électrique a été réalisé par la décharge d'une batterie de condensateurs. Le disjoncteur coupe le courant de décharge, qui peut atteindre des valeurs de pointe jusqu'à 15kA, avec une demi-periode de 11ms. L'arc de coupure a été étudié en vue de la déterminaison d'une corrélation entre les échecs de coupure et les paramètres du plasma. L'arc sous vide présente 4 régimes de décharge en fonction de l'intervalle entre les contacts et du courant d'arc: régime "spot cathodique", régime "multispots cathodiques" (diffus), arc intense et régime anodique. Le régime "spot cathodique" se manifeste aux faibles courants, le régime d'arc intense au fort courant et contacts proches, le régime diffus aux moyens courants (100A-10kA) et le régime anodique aux forts courants (plus de 10kA). Le plasma de l'arc sous vide est hors d'équilibre dans tous ces régimes. Les différents régimes de fonctionnement ont ete étudies pour déterminer le courant de transition en régime anodique dans ce disjoncteur en particulier; des études sont menées pour augmenter la valeur du courant de transition, le régime anodique étant indésirable à la coupure due à la forte érosion des contacts. Les diagnostics utilisés comprennent la spectroscopie en domaine visible et UV avec de la résolution spatiale et temporelle, imagerie numérique rapide et sondes de Langmuir. Un modèle numérique Monte-Carlo a été developé pour la simulation de l'émission spectrale des plasmas hors d'ETL. La densité et la température du plasma ont ete estimes par la comparaison entre cette simulation et le spectre détermine expérimentalement, en corrélation avec les mesures avec des sondes de Langmuir. L'élargissement des raies a été mis en évidence seulement en régime anodique; en régime diffus étant beaucoup moins grand que la fonction d'appareil du spectromètre. Des densités des ions et neutres de Cu et Cr entre 1015 et 1018 ont été mesures en régime diffus, et 1022-1023 en régime anodique. Les températures ont varié entre 6000 et 14000K en régime diffus (avec Te=10000K), et 25000-29000K en régime anodique (avec Te>22000K).

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Informations

  • Détails : 239 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 200-205

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  • Bibliothèque : Université d'Orléans. Service commun de la documentation.Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 19-2001-28
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